CN108627722A - 一种基于arm的电能质量实时监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，包括系统供电模块、参数采集模块、信号调理模块、中央处理模块、输出显示模块和数据存储模块，其中：系统供电模块向本装置提供电力；参数采集模块，从电网中采集稳态电能参数数据并将之转换成数字信号经过信号调理模块处理后传送给中央处理模块进行数据处理；信号调理模块、对采集到的电能信息进行放大、滤波；中央处理模块，将由参数采集模块采集传输的数字信号处理并产生数据信息提供给输出显示模块及数据存储模块；输出显示模块，实时显示当前稳态电能的波形、信息；数据存储模块，将采集的稳态电能质量信息保存在各存储设备中，以供技术人员查看。本发明提供了一种稳态电能质量实时监测装置，为电能质量问题引起的纠纷提供仲裁依据。提供实时监测数据，为改善电能质量提供参考。对于电能质量要求较高的企业，可从源头减少电能质量问题引起的损失。

Description

一种基于ARM的电能质量实时监测装置
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别是指一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置。
背景技术
电力系统中，大量电力电子装置及非线性负载投入使用，产生了电压扰动、电压波形畸变、闪变等电能质量问题。严重危及电网的稳定运行，同时对用户造成了严重影响。目前，大多电能质量相关产品都用于检测而非监测，两者有很大区别，监测是一个持续概念，是长时间连续检测某个公共点的情况，且记录存储某些电能质量问题。而检测是短时间的，一次性的，带有明确的目的，仅仅为了某几个指标进行测量。因此，从检测到监测必然是电能质量监测技术发展的一个趋势。在工业发达的国家，电能质量问题早已引起重视，并在电能质量监测、分析和治理研究方面，取得了显著的理论成果，提出了一系列综合检测控制和管理方法。在监测设备研制方面，有大量的装置已经投入到电力系统中。随着电能监测装置的发展，尽管电能质量有了国家标准，但是监测设备并没有统一的工业标准；产品功能单一，有的仅仅能做到谐波分析等问题也亟待解决。
发明内容
本发明提出一种基于ARM S5PV210的稳态电能质量实时监测装置为电能质量问题引起的纠纷提供仲裁依据。提供实时监测数据，为改善电能质量提供参考。对于电能质量要求较高的企业，可从源头减少电能质量问题引起的损失。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电能质量实时监测装置，其目的是，提供一种能够具有统计功能的电能质量实时监测装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明公开了一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，包括系统供电模块、参数采集模块、信号调理模块、中央处理模块、输出显示模块和数据存储模块，其中：系统供电模块向本装置提供电力；参数采集模块，从电网中采集稳态电能参数数据并将之转换成数字信号经过信号调理模块处理后传送给中央处理模块进行数据处理；信号调理模块、对采集到的电能信息进行放大、滤波；中央处理模块，将由参数采集模块采集传输的数字信号处理并产生数据信息提供给输出显示模块及数据存储模块；输出显示模块，实时显示当前稳态电能的波形、信息其中，所述的电力参数所述的电力参数数据为三相电压有效值、三相电流有效值、三相有总功功率、无功功率、视在功率以及功率因数指标的监测。
所述参数采集模块包括电压电流隔离、放大电路、二阶巴特沃斯低通滤波电路作为抗混叠滤波电路与A/D转换电路，其中:隔离与放大电路从电网中采集电力参数数据；二阶巴特沃斯低通滤波电路减少采集数据的失真，A/D 转换电路将电力参数数据转换成数字信号并传送给中央处理模块。
所述的中央处理模块用于处理高速采样获得的数字信号并产生电能质量数据信息，并无条件实时存储。
所述的存储模块包括DDR3 RAM存储模块、FLASH存储模块以及SD卡存储模块。一种应用电能质量实时在线监测装置统计监测电能质量数据的方法，其特征在于，通过输入输出系统向监测装置中设置触发条件，当达到触发条件时数据处理系统自动记录触发条件前、后的实时数据并保存为事件日志以及报表通过输入输出系统供用户查询统计。
所述的输出显示装置为触摸显示屏，其中：通过软件绘制的UI界面实现电能质量实时监测装置的人机交互功能。
通过上述技术方案，本发明公开了一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，包括系统供电模块、参数采集模块、信号调理模块、输出显示模块和中央处理模块。参数采集模块从电网中采集电力数据信号经过放大滤波并转换成数字信号后传送给中央处理模块。通过高速采集1024个点的电能信息进行计算与谐波分析。通过输出显示模块实时的显示电能质量信息，并进行信号的基波频率、三相电压、电流的有效值、三相有功功率、无功功率、视在功率及功率因数的计算，并进行谐波分析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1 为本电能质量实时监测装置的系统图框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，包括系统供电模块、参数采集模块、信号调理模块、中央处理模块、输出显示模块和数据存储模块。
其中：系统供电模块可靠的供电设计是电能质量监测装置良好运行的基础，是硬件设计部分的重要环节。系统中在纹波、电压噪声有较高要求的模块，对供电质量要求更高。本装置的供电设计包括交流转直流模块选择、模拟电源和数字电源设计；
参数采集模块和信号调理模块，包括信号电气隔离、滤波、放大等技术。
通常电压、电流互感器包含了电气隔离部分，滤波采用二阶巴特沃斯低通滤波器，采集稳态电能参数数据并将之转换成数字信号传送给中央处理模块进行数据处理。
中央处理模块，将由参数采集模块采集传输的数字信号处理并产生数据信息提供给输出显示模块显示。
输出显示模块，具体体现为触摸显示屏，绘制UI界面显示实时显示当前稳态电能的波形、信息，同时通过触摸屏实现监测系统的其他功能。
数据存储模块，所述的存储模块包括DDR3 RAM存储模块、FLASH存储模块以及SD卡存储模块。
本实施例中处理器采用高性能ARM S5PV210。处理器模块通过总线与开关量IO板相连，开关量IO板控制本装置外的继电器工作进而控制本装置之外的负载电路的工作。
系统电源模块选用明纬公司的NET-35C，交流输入范围100-240VAC，频率范围50或者60Hz，具有短路保护、过载保护和过电压保护，尺寸较小，可靠性高。直接输出5V电压。
参数采集模块的A/D 转换采用16位并行高速精密A/D转换芯片AD76006。中央处理模块通过数据采集端口与A/D转换模块相连。
存储模块包括RAM 存储电路、FLASH 存储电路，可以对处理器模块采集到的原始数据进行保存，以及包括SD卡存储电路，电能质量数据可以自动存储在SD卡内，保存一个月外部支持U盘读写USB接口。
装置选用铁电FM25V20非易失性存储器，用于存储一些重要参数。结构容量为256K，读写次数可达100亿次，在85度下掉电数据保持10年。
针对普通电能质量监测装置的数据调用繁琐，数据文件可读性差的缺陷。提供一种应用电能质量实时监测装置统计监测电能质量数据的方法，通过输入输出系统向监测装置中设置触发条件，当达到触发条件时数据处理系统自动记录触发条件前、后的实时数据并保存为事件日志通过输入输出系统供用户查询统计。依托本装置强大的硬件处理能力、高效的软件算法以及强大的内存管理，不需要上位机管理软件来对数据进行监控和维护，装置可以自动生成日报表、月报表、周报表。当用户需要查看统计数据时，只需进入统计报表界面，设定需要查看的统计时间，便可查看谐波电压电流、谐波群电压电流、电压偏差、频率偏差、电压电流不平衡度、波动闪变等统计数据，操作方便简单。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.本发明公开了一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，包括系统供电模块、参数采集模块、信号调理模块、中央处理模块、输出显示模块和数据存储模块，其中：系统供电模块向本装置提供电力；参数采集模块，从电网中采集稳态电能参数数据并将之转换成数字信号经过信号调理模块处理后传送给中央处理模块进行数据处理；信号调理模块、对采集到的电能信息进行放大、滤波；中央处理模块，将由参数采集模块采集传输的数字信号处理并产生数据信息提供给输出显示模块及数据存储模块；输出显示模块，实时显示当前稳态电能的波形、信息；数据存储模块，将采集的稳态电能质量信息保存在各存储设备中，以供技术人员查看。
2.根据权利要求1所述的一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，其特征在于，所述的电力参数数据为三相电压有效值、三相电流有效值、三相有总功功率、无功功率、视在功率以及功率因数指标的监测。
3.根据权利要求1所述的一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，其特征在于，所述参数采集模块和信号调理模块包括电压电流隔离、放大电路、二阶巴特沃斯低通滤波电路作为抗混叠滤波电路与A/D转换电路，其中:隔离与放大电路从电网中采集电力参数数据；二阶巴特沃斯低通滤波电路减少采集数据的失真，A/D 转换电路将电力参数数据转换成数字信号并传送给数据处理系统。
4.根据权利要求1 或3 所述的一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，其特征在于，所述的中央处理模块，其中：所述的数据处理模块用于处理数字信号并产生稳态电能质量数据信息, 并存储在数据存储模块中。
5.根据权利要求1 所述的一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，其特征在于，所述的输出显示模块包括支持触摸功能液晶屏与显示界面，其中：液晶屏能够显示调用出来的各种存储于存储模块中的电能质量数据信息，显示界面为软件绘制。
6.根据权利要求1所述的一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，其特征在于，随着ARM处理能力的提高，基于ARM的监测装置已可以替代开发周期长、成本高的DSP+ARM双核监测装置。
7.根据权利要求1所述的一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置，其特征在于，所述的中央处理模块包括ARM S5PV210，DDR3 RAM 存储模块、NAND FLASH 存储模块以及SD卡存储模块。
8.一种应用权利要求1 所述的一种基于ARM的稳态电能质量实时监测装置统计监测电能质量数据的方法，其特征在于，同时采集三相电压、电流；计算基本电能参数、实时波形显示；采集频率足够大，实现高速采样，以便测量各次谐波的幅值和相位。
9.根据权利要求1所述的一种电能质量实时监测装置，其特征在于可以无条件实时存储采集、分析、计算的电能信息，存储到指定模块中，可供技术人员查询一段时期内的电能质量信息。
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